روبوت يتحدى المساحات الضيقة: ماذا تعرف عن الروبوتات السائلة؟

Bioinformatics and ROS for Robot Arm Specialization Courses
| Phi Science
أنوار البكار
أنوار البكار
April 26, 2022

ماذا يتبادر إلى ذهنك عند ذكر كلمة روبوت؟ قد يخطر على بالك التالي: أجهزةٌ معقدة، مع داراتٍ بتحكمٍ فائق، إضافةً إلى أشكالٍ نمطية من أذرعٍ ومجساتٍ مخصصةٍ لعملٍ رتيب، ولكن ماذا لو كان شكل الروبوت مرنًا، يقتحم الثغرات البعيدة، ويمر بالشقوق الضيقة، ويعمل بدقةٍ وحيلةٍ واسعة؟

هل تبادر إلى ذهنك أنك سوف ترى روبوتًا سائلًا لزجًا يقوم بإجراء العمليات الجراحية المعقدة؟ أو عمليات تنفذ في مساحات محدودة؟ وماذا إذا كان من دون داراتٍ أو أيدي تحكم؟ أو لديه القدرة على إصلاح نفسه في حال تعرّض للقص؟

ما هو هذا الروبوت السائل اللزج؟

قام فريق مشروعٍ بحثي في الجامعة الصينية في هونغ كونج بصنع روبوتٍ مستخلصٍ من فكرة السائل غير النيوتيني (Non-Newtonian fluid) وهو كما ورد على لسان لي زانج، أحد المهندسين الرائدين في المشروع: سائلٌ يتصرف كجسمٍ صلب في حال لمسه بسرعةٍ وقوة، بينما يكون سائلاً في حال لمسه بلطفٍ وبطء، وهذا ما يجعله لينًا للمرور في المساحات الضيقة، وقوياً للإمساك بالأجسام.

يتكون هذا الروبوت من جزيئاتٍ مغناطيسيةٍ صغيرة مصنوعةٍ من بوليمر يتكون من البوراكس وكحول البولي فينيل، يتم التحكم بها عبر مجالٍ مغناطيسي، فتخيل أن تستخدم مغناطيسًا لسحبه إلى جهةٍ معينة، و مغناطيسين لتمديده في جهتين، أو تدوير مغناطيس التحكم لصنع ذراع إخطبوط تمسك بالأشياء بسهولة.

مزايا الروبوت السائل

صُنع مؤخراً عددٌ كبيرٌ من الروبوتات منها روبوتاتٌ مطاطيةٌ صناعية، تتمتع بتفاعلٌ جيد وقابليةٍ عاليةٍ للتحكم، ولكنها تفتقر للمرونة في الشكل والتي تسمح لها بالعمل بحرية، وعلى الجانب الآخر فهناك الروبوتات المعتمدة على السوائل، وهي ذات أجسامٍ ناعمة مناسبةٍ للمساحات الضيقة، ولكن تشكيلها غير مستقر.

جمع الروبوت السائل اللزج بين جميع الصفات المرغوبة من مرونةٍ، وحجمٍ، وتحكم، وأصبح حلاً للكثيرٍ من المعضلات الروبوتية إن صح القول! فهو ينتقل بين شقوقٍ بحجم 1.5 ملم، عبر تعديل شكله، ويتمدد إلى أضعاف حجمه الأصلي.

وطريقة التحكم به تلغي مخاوف انقطاع الكهرباء أو ضعفها، والمثير للاهتمام أكثر هو قدرته على إصلاح نفسه بعد تعرضه للقطع، وذلك بفضل الروابط الهيدروجينية الموجودة بين مكوناته، ومع أنه مادةٌ سامة للجسم، إلا أن هذه المشكلة لقيت حلًا عبر تغليف الروبوت بمادة السيلكيا.

كيف من الممكن أن نستفيد من مزايا الروبوت السائل؟

فيما يخص الفائدة المرجوة من هذا التركيب المرن، يركز مبتكروه على الوصول إلى الأماكن الضيقة التي لا تستطيع الأيدي البشرية أو أيدي الروبوتات التقليدية الوصول لها، وتقليل الحاجة إلى التدخلات الطبية الجراحية في حال استخدامها في المجال الطبي، وإليك أبرز المهام الموكلة لهذا الروبوت:

  • بالاستفادة من قدرة التوصيل الكهربائي التي يملكها الروبوت السائل اللزج، من الممكن دفعه إلى الأماكن الصعب الوصول إليها لإصلاح أعطال الكهرباء، عبر الالتفاف حول الأسلاك وتوصيل الدوائر الكهربائية.
  • يأمل مبتكرو الروبوت السائل اللزج باستخدامه في الطب الباطني، حيث تتيح حركته المرنة وانعدام وجود الحواف الحادة مروره عبر الجهاز الهضمي دون التسبب بأي أضرار، وذلك لاستخراج المواد الخطرة العالقة بالمعدة والأمعاء والتي تم ابتلاعها عن طريق الخطأ.
  • قد يُستخدَم الروبوت السائل اللزج في إيصال الأجسام إلى مناطق مستهدفة داخل الجسم، عبر الإحاطة بها ونقلها.

بالرغم من أن الحماس الكبير الذي يحيط بالروبوت السائل، ورغبة المصنعين بإدخال هذا الروبوت إلى عالم الطب منطقية، إلا أنه ما زال قيد البحث والتطوير لحل المشاكل المحيطة به إضافةً إلى سد بعض الثغرات بالتصميم، يجعلنا هذا نفكر إذا ما كان المستقبل الواعد يعد بوجود الروبوت السائل كإجراءٍ روتيني في القطاع الطبي والصناعي.

أنوار البكار

فنية مختبر طبي وكاتبة في عدة مجالات.

روبوت يتحدى المساحات الضيقة: ماذا تعرف عن الروبوتات السائلة؟

My story with Phi
Bioinformatics and ROS for Robot Arm Specialization Courses
| Phi Science
أنوار البكار
26 أبريل 2022

ماذا يتبادر إلى ذهنك عند ذكر كلمة روبوت؟ قد يخطر على بالك التالي: أجهزةٌ معقدة، مع داراتٍ بتحكمٍ فائق، إضافةً إلى أشكالٍ نمطية من أذرعٍ ومجساتٍ مخصصةٍ لعملٍ رتيب، ولكن ماذا لو كان شكل الروبوت مرنًا، يقتحم الثغرات البعيدة، ويمر بالشقوق الضيقة، ويعمل بدقةٍ وحيلةٍ واسعة؟

هل تبادر إلى ذهنك أنك سوف ترى روبوتًا سائلًا لزجًا يقوم بإجراء العمليات الجراحية المعقدة؟ أو عمليات تنفذ في مساحات محدودة؟ وماذا إذا كان من دون داراتٍ أو أيدي تحكم؟ أو لديه القدرة على إصلاح نفسه في حال تعرّض للقص؟

ما هو هذا الروبوت السائل اللزج؟

قام فريق مشروعٍ بحثي في الجامعة الصينية في هونغ كونج بصنع روبوتٍ مستخلصٍ من فكرة السائل غير النيوتيني (Non-Newtonian fluid) وهو كما ورد على لسان لي زانج، أحد المهندسين الرائدين في المشروع: سائلٌ يتصرف كجسمٍ صلب في حال لمسه بسرعةٍ وقوة، بينما يكون سائلاً في حال لمسه بلطفٍ وبطء، وهذا ما يجعله لينًا للمرور في المساحات الضيقة، وقوياً للإمساك بالأجسام.

يتكون هذا الروبوت من جزيئاتٍ مغناطيسيةٍ صغيرة مصنوعةٍ من بوليمر يتكون من البوراكس وكحول البولي فينيل، يتم التحكم بها عبر مجالٍ مغناطيسي، فتخيل أن تستخدم مغناطيسًا لسحبه إلى جهةٍ معينة، و مغناطيسين لتمديده في جهتين، أو تدوير مغناطيس التحكم لصنع ذراع إخطبوط تمسك بالأشياء بسهولة.

مزايا الروبوت السائل

صُنع مؤخراً عددٌ كبيرٌ من الروبوتات منها روبوتاتٌ مطاطيةٌ صناعية، تتمتع بتفاعلٌ جيد وقابليةٍ عاليةٍ للتحكم، ولكنها تفتقر للمرونة في الشكل والتي تسمح لها بالعمل بحرية، وعلى الجانب الآخر فهناك الروبوتات المعتمدة على السوائل، وهي ذات أجسامٍ ناعمة مناسبةٍ للمساحات الضيقة، ولكن تشكيلها غير مستقر.

جمع الروبوت السائل اللزج بين جميع الصفات المرغوبة من مرونةٍ، وحجمٍ، وتحكم، وأصبح حلاً للكثيرٍ من المعضلات الروبوتية إن صح القول! فهو ينتقل بين شقوقٍ بحجم 1.5 ملم، عبر تعديل شكله، ويتمدد إلى أضعاف حجمه الأصلي.

وطريقة التحكم به تلغي مخاوف انقطاع الكهرباء أو ضعفها، والمثير للاهتمام أكثر هو قدرته على إصلاح نفسه بعد تعرضه للقطع، وذلك بفضل الروابط الهيدروجينية الموجودة بين مكوناته، ومع أنه مادةٌ سامة للجسم، إلا أن هذه المشكلة لقيت حلًا عبر تغليف الروبوت بمادة السيلكيا.

كيف من الممكن أن نستفيد من مزايا الروبوت السائل؟

فيما يخص الفائدة المرجوة من هذا التركيب المرن، يركز مبتكروه على الوصول إلى الأماكن الضيقة التي لا تستطيع الأيدي البشرية أو أيدي الروبوتات التقليدية الوصول لها، وتقليل الحاجة إلى التدخلات الطبية الجراحية في حال استخدامها في المجال الطبي، وإليك أبرز المهام الموكلة لهذا الروبوت:

  • بالاستفادة من قدرة التوصيل الكهربائي التي يملكها الروبوت السائل اللزج، من الممكن دفعه إلى الأماكن الصعب الوصول إليها لإصلاح أعطال الكهرباء، عبر الالتفاف حول الأسلاك وتوصيل الدوائر الكهربائية.
  • يأمل مبتكرو الروبوت السائل اللزج باستخدامه في الطب الباطني، حيث تتيح حركته المرنة وانعدام وجود الحواف الحادة مروره عبر الجهاز الهضمي دون التسبب بأي أضرار، وذلك لاستخراج المواد الخطرة العالقة بالمعدة والأمعاء والتي تم ابتلاعها عن طريق الخطأ.
  • قد يُستخدَم الروبوت السائل اللزج في إيصال الأجسام إلى مناطق مستهدفة داخل الجسم، عبر الإحاطة بها ونقلها.

بالرغم من أن الحماس الكبير الذي يحيط بالروبوت السائل، ورغبة المصنعين بإدخال هذا الروبوت إلى عالم الطب منطقية، إلا أنه ما زال قيد البحث والتطوير لحل المشاكل المحيطة به إضافةً إلى سد بعض الثغرات بالتصميم، يجعلنا هذا نفكر إذا ما كان المستقبل الواعد يعد بوجود الروبوت السائل كإجراءٍ روتيني في القطاع الطبي والصناعي.

Bana-img

أنوار البكار

فنية مختبر طبي وكاتبة في عدة مجالات.